DE102009025227A1 - Radaufhängung für die hinteren Räder von Kraftfahrzeugen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit einem Radträger (14), der ein radseitiges, ein Fahrzeugrad (12) drehbar lagerndes Trägerteil (16) und ein achsseitiges Führungsteil (18) aufweist, zwischen denen ein Stellglied geschaltet ist, bei dessen Betätigung das radseitige Trägerteil (16) zur Einstellung eines Spur- und/oder Sturzwinkels um einen Schwenkwinkel gegenüber dem achsseitigen Führungsteil (18), schwenkbar ist. Erfindungsgemäß ist der Radträger (14), insbesondere dessen Führungsteil (18), mittel- oder unmittelbar auf einer aufbaufesten Linearführung (26) nach Art einer Kulissenführung in vertikaler Richtung verschiebbar geführt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für die hinteren Räder von Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Die Fahrdynamik moderner Kraftfahrzeuge wird zumeist auch durch Radaufhängungen der hinteren Räder beeinflusst, deren Lenker als Radführungselemente durch deren räumliche Lage und durch die Elastizität der Lenkerlager gezielte Fahreigenschaften ergeben, zum Beispiel einer gezielten Untersteuertendenz, etc.
- Bei der technischen Realisierung einer solchen Hinterachslenkung eines (Straßen-)Fahrzeuges gibt es verschiedene technische Lösungen. In der Regel wird die Spurstange geschoben, oder aber auch in ihrer Länge verändert. Weiterhin gibt es Ausführungen mit geteiltem Radträger, wie bespielsweise in der
US 20020036385 , derWO 199816418 FR 2884795 - Bei den bekannten Hinterachslenkungen bedarf es stets einer Radführung in klassischer Bauart, bei der als Ausgangsbasis ein Achsprinzip der herkömmlichen Konstruktion dient. Soll gelenkt werden, wird der Achse die Lenkfunktion durch geeignete Maßnahmen hinzugefügt. So kann zum Beispiel die Spurstange und/oder ein Lenker geschoben, oder aber auch in der Länge geändert werden. Weiterhin sind die bereits erwähnten geteilten Radträger bekannt, welche entsprechend geschwenkt werden können. Der große Nachteil besteht nun darin, dass die Achskonstruktion insgesamt betrachtet, selbst ohne die Möglichkeit des Lenkens an sich schon sehr aufwendig ist. Wird Lenkbarkeit gefordert, so steigt der Aufwand, Komplexität und Kosten noch weiter an.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaufhängung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die unter Vermeidung komplexer Lenker und Lenkerlager und bei einer baulich einfachen Konstruktion nahezu beliebig steuerbare Radstellungen beziehungsweise günstige Fahreigenschaften des Kraftfahrzeuges ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen angeführt.
- Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist der Radträger, insbesondere sein Führungsteil, mittel- oder unmittelbar auf einer aufbaufesten Linearführung nach Art einer Kulissenführung nur in vertikaler Richtung zwangsgeführt. Die erfindungsgemäße Linearführungseinheit kann gleichzeitig Feder und Dämpfer beinhalten und das Rad an einer Drehung um die Hochachse beim Auftreten von Längskräften, respektive Kraftkomponenten, die eine Drehung hervorrufen würden, hindern. Auf den Einsatz von Lenker oder Spurstange kann somit verzichtet werden, wodurch ein Packagevorteil entsteht.
- Erfindungsgemäß ergibt sich somit die elastokinematische Bewegung des Fahrzeugrads durch eine Kombination der vom Stellglied eingeleiteten Schwenkbewegung des radseitigen Trägerteils des Radträgers und der überlagerte Linearbewegung entlang der aufbaufesten Linearführung. Somit kann unter Weglassung aufwendiger Quer-/Längslenkerkonstruktionen ein angestrebtes Eigenlenkverhalten des Fahrzeugrads erreicht werden.
- Der Radträger kann zusätzlich eine Vorrichtung zur Spur-/Sturzverstellung des Hinterrads aufweisen. Hierzu kann der Radträger unterteilt sein in ein das Rad aufnehmendes Trägerteil, ein mit den Radführungselementen verbundenes Führungsteil und in zwei dazwischen angeordnete und zueinander, sowie zum Trägerteil und zum Führungsteil um eine gemeinsame Drehachse verdrehbare Stellzylinder, die mit einander zugewandten, um einen definierten Winkel zur Drehachse geneigten Schrägflächen zusammenwirken. Die Stellzylinder können jeweils über einen Elektromotor und einen Stelltrieb in beiden Drehrichtungen verstellbar sein. Ferner kann die Tragfeder zwischen dem Aufbau und dem Führungsteil des Radträgers abgestützt sein. Die vorgeschlagene Kombination ermöglicht eine Radaufhängung ohne komplizierte und räumlich schwierig anzuordnende Lenker und aufwendig abzustimmende Lenkerlager und stellt dennoch gezielte Fahreigenschaften über den eine gezielte Spur- und Sturzeinstellung des Rades ermöglichenden, unterteilten Radträger sicher.
- Gewollte Lenkbewegungen (Spur und/oder Sturz) können somit dem Rad durch eine Steuerung/Regelung vorgegeben und auch aufgezwungen werden. Herangezogen werden sämtliche relevante Regelparameter wie beispielsweise Federweg, Lenkwinkel an der Vorderachse, Momentangeschwindigkeiten, Momentanbeschleunigung und so weiter. Die räumliche Schwenkung des Rades ermöglicht ein geteilter Radträger. Durch Anwendung dieser Bauart ergeben sich enorme Gewichts-, Kosten- und Packagevorteile. Das Prinzip eignet sich sowohl für geschleppte als auch für angetriebene Achsen. Die technische Umsetzung ist den
1 und2 zu entnehmen. Als Beispiel dargestellt ist eine angetriebene Achse, also inklusiv Gelenkwelle. - In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Linearführung zumindest eine aufbaufeste, nach unten abragende Säule aufweisen, auf der zumindest ein büchsenförmiger Abschnitt des Führungsteils in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist. Es können beispielsweise zwei einander benachbarte, achsparallele Säulen vorgesehen sein, die eine vertikale Führung bei stabiler Quersteifigkeit, Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit sicherstellen.
- In baulich besonders einfacher Ausführung kann jedoch nur eine aufbaufeste Säule vorgesehen sein, auf der ein büchsenförmiger Abschnitt des Führungsteiles in vertikaler Richtung verschiebbar, in Umfangsrichtung jedoch formschlüssig geführt ist. Die Säule und der büchsenförmige Abschnitt können mit ihren korrespondierenden Gleitflächen polygonförmig gestaltet sein, um eine zuverlässige und bei Umfangskräften verklemmungsfreie Führung sicherzustellen.
- Dazu kann des Weiteren die Tragfeder um die Linearführung beziehungsweise die Säule herum angeordnet sein, wodurch auch eine verspannungsfreie Abstützung der Tragfeder, insbesondere einer Schraubendruckfeder, erzielt ist.
- Ferner kann bei einer angetriebenen Hinterachse des Kraftfahrzeuges der etwa horizontal abragende, büchsenförmige Abschnitt des Führungsteiles soweit oberhalb eines den einen Stellzylinder tragenden, vertikalen Abschnittes angeordnet sein, dass unterhalb der Linearführung eine das Rad der Radaufhängung antreibende Gelenkwelle über den konstruktiv vorgegebenen Einfederweg des Radträgers mit ausreichendem Freiraum durch den Stellzylinder hindurchführbar ist.
- In vorteilhafter, weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Teleskop-Stoßdämpfer ebenfalls zwischen den Aufbau und das Führungsteil eingeschaltet sein und damit mit einer 1:1 Übersetzung in der Radaufhängung wirken.
- Der Stoßdämpfer kann dabei parallel neben der Tragfeder angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass der Stoßdämpfer räumliche besonders günstig unmittelbar in die Linearführung beziehungsweise in die rohrförmig ausgeführte Säule integriert und trieblich mit dem büchsenförmigen Abschnitt des Führungsteiles gekoppelt ist.
- Schließlich kann die Säule der Linearführung an ihrem unteren Ende einen Ringbund aufweisen, der unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Puffers als unterer Anschlag für den buchsenförmigen Abschnitt des Führungsteiles und dementsprechend als Ausfederanschlag für den Radträger dient.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
-
1 eine Rückansicht einer hinteren Radaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem mehrteiligen Radträger, der auf einer nach unten abragenden Säule als Linearführung verschiebbar gelagert ist; und -
2 in grob schematischer Darstellung den mehrteiligen Radträger, dessen Stellzylinder über Stelltriebe und Elektromotoren zur veränderlichen Einstellung von Spur und Sturz verstellbar sind. - In der
1 ist mit10 eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge bezeichnet, dessen hinteres Rad12 drehbar an einem Radträger14 gelagert ist. - Der mehrteilige Radträger
14 setzt sich aus einem das Rad12 aufnehmenden Trägerteil16 , einem aufhängungsseitigen Führungsteil18 und einem dazwischengeschalteten Stellglied19 zusammen, das zwei zueinander verdrehbare Drehteile beziehungsweise Stellzylinder20 ,22 aufweist. - Das Führungsteil
18 weist einen etwa vertikal verlaufenden Abschnitt18a auf, durch den hindurch eine das Rad12 antreibende, nur teilweise dargestellte Gelenkwelle24 verläuft. - Von dem vertikalen Abschnitt
18a des Führungsteiles18 ragt etwa horizontal und der Fahrzeuglängsmittelebene zu ein büchsenförmiger Abschnitt18b ab, der auf einer rohrförmigen Säule26 als Linearführung verschiebbar geführt ist. - Die Säule
26 ist am tragenden Aufbau28 des Kraftfahrzeuges befestigt und weist an ihrem unteren Ende einen durchmessergrößeren Ringbund26a auf, der unter Zwischenschaltung eines Dämpfungsringes30 als unterer Ausfederanschlag für das Führungsteil18 beziehungsweise den Radträger14 dient. - Der etwa horizontal abragende, büchsenförmige Abschnitt
18b des Führungsteiles18 ist wie ersichtlich soweit oberhalb des den einen Stellzylinder22 tragenden, vertikalen Abschnittes18a angeordnet, dass unterhalb der Linearführung beziehungsweise der Säule26 die das Rad12 der Radaufhängung10 antreibende Gelenkwelle24 bei einem stets ausreichenden Freigang durch den Abschnitt18a und die Stellzylinder22 ,20 hindurchführbar ist. - Die Säule
26 ist im Querschnitt gesehen polygonförmig, bevorzugt als Außensechskant ausgeführt, das im Zusammenwirken mit der innensechskantförmigen Gleitführung in dem büchsenförmigen Abschnitt18b eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung herstellt. - Alternativ zur Ausführung der Säule
26 als ein Außensechskant kann die Säule26 auch ein Vierkantprofil aufweisen, wodurch das Drehmoment noch besser abgestützt werden kann. Alternativ kann die Säule auch ein Zylinderprofil aufweisen, in diesem Fall ist der Längsschlitz26b der Säule26 sowie durch den Längsschlitz26b geführte Schraube so ausgebildet, dass diese eine Verdrehsicherung bilden. - Zwischen dem Aufbau
28 und dem büchsenförmigen Abschnitt18b des Führungsteiles18 ist eine Schraubendruckfeder als Tragfeder34 abgestützt, die sich wie ersichtlich um die Säule26 herum erstreckt und die somit ohne Biegemomente und Verspannungen die auftretenden statischen und dynamischen Radlasten aufnimmt. - Innerhalb der Säule
26 als Linearführung für den Radträger14 ist ein Teleskop-Stoßdämpfer36 angeordnet, der mit seiner Kolbenstange38 an dem Aufbau28 mittels einer nicht näher dargestellten Schraubverbindung befestigt ist, während dessen Zylinderrohr40 mit dem büchsenförmigen Abschnitt18b des Führungsteiles18 fest verbunden ist. - Dazu ist in der Säule
26 ein Längsschlitz26b vorgesehen, durch den hindurch ein Lagerauge40a des Zylinderrohres40 des Stoßdämpfers36 mittels einer Schraube42 und einer in dem Längsschlitz26b gleitenden Abstandshülse (nicht ersichtlich) fest mit dem büchsenförmigen Abschnitt18b des Führungsteiles18 verbunden ist. - Um die Kolbenstange
38 des Stoßdämpfers36 ist ferner ein mit dem Zylinderrohr40 zusammenwirkender, als Einfederanschlag dienender Anschlagpuffer32 eingesetzt. - Die
2 zeigt den Aufbau und die Funktion des mehrteiligen Radträgers14 , mittels dem die Spur und/oder der Sturz des Rades12 veränderlich einstellbar und somit der Linearführung26 als in sich starre Radführung überlagerbar ist. - Dabei ist der eine Stellzylinder
20 in der eingezeichneten Raddrehachse44 an dem Trägerteil16 verdrehbar gelagert, während der andere, axial benachbarte Stellzylinder22 am nur teilweise dargestellten Führungssteil18 beziehungsweise an dessen vertikalen Abschnitt18a drehbar gelagert ist. - Ferner weisen die beiden Stellzylinder
20 ,22 einheitlich mit46 bezeichnete, aneinander anliegende Schrägflächen auf und sind über eine senkrecht dazu verlaufende Drehachse48 miteinander verbunden. Eine Verdrehung der Stellzylinder20 ,22 gleichsinnig und/oder relativ zueinander in der einen oder anderen Drehrichtung bewirkt ein Verkippen oder Taumeln des radträgerseitigen Stellzylinders20 mit dem Trägerteil16 beziehungsweise mit dem Rad12 , wodurch gezielt die Spur und/oder der Sturz des Rades12 veränderbar ist. Zur Momentenabstützung des Trägerteiles16 zum Führungsteil18 sind an dem Trägerteil16 und an dem Führungsteil18 zwei achsparallel abragende, diametral zueinander versetzte Ausleger16a ,18c vorgesehen, an denen über Lagerbolzen50 ein Stützring52 kardanisch angelenkt ist. Die Lagerbolzen50 liegen dabei mit ihrer Mittellinie51 jeweils in einer Rotationsebene mit dem Schnittpunkt der Raddrehachse44 mit der senkrecht durch die Schrägflächen46 verlaufenden Drehachse48 . - Die Verdrehung der Stellzylinder
20 ,22 ist jeweils gesteuert mittels eines Elektromotors54 , der an dem Trägerteil16 und an dem Führungsteil18 befestigt ist und der jeweils über einen Stelltrieb56 mit einem Antriebsritzel58 auf ein Stirnzahnrad60 an den Stellzylindern20 ,22 wirkt. In der gezeichneten Darstellung gemäß2 ist nur der Elektromotor54 mit dem Antriebsritzel58 an dem Führungsteil18 ersichtlich; die Anordnung des Elektromotors54 mit dem Antriebsritzel58 am Trägerteil16 ist im Wesentlichen gleich. - Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Gegebenenfalls können anstelle einer einzigen Säule
26 als Linearführung auch zwei bevorzugt in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Säulen verwendet sein, die eine noch größere Abstützbasis in Umfangsrichtung beziehungsweise in der Geradführung des Rades12 darstellen. Die Tragfeder34 und der Teleskop-Stoßdämpfer36 könnten auch außerhalb der Linearführung26 angeordnet sein. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - US 20020036385 [0003]
- - WO 199816418 [0003]
- - FR 2884795 [0003]
Claims (12)
- Radaufhängung für Kraftfahrzeuge, mit einem Radträger (
14 ), der ein radseitiges, ein Fahrzeugrad (12 ) drehbar lagerndes Trägerteil (16 ) und ein achsseitiges Führungsteil (18 ) aufweist, zwischen denen ein Stellglied (19 ) geschaltet ist, bei dessen Betätigung das radseitige Trägerteil (16 ) zur Einstellung eines Spur- und/oder Sturzwinkels um einen Schwenkwinkel gegenüber dem achsseitigen Führungsteil (18 ) schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (14 ), insbesondere dessen Führungsteil (18 ), mittel- oder unmittelbar auf einer aufbaufesten Linearführung (26 ) nach Art einer Kulissenführung in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist. - Radaufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem Aufbau (
28 ) und dem Radträger (14 ) eine Tragfeder (34 ) und ein Teleskop-Stoßdämpfer (36 ) vorgesehen sind. - Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (
19 ) ein radseitiges Drehteil (20 ) und ein achsseitiges Drehteil (22 ) aufweist, die um ihre Drehachsen zueinander verdrehbar sind, und das radseitige Drehteil (20 ) beim Verdrehen gegenüber dem achsseitigen Drehteil (22 ) auslenkbar ist. - Radaufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drehteile (
20 ,22 ) mit einander zugewandten, um einen definierten Winkel zur Drehachse (44 ) geneigten Schrägflächen (46 ) zusammenwirken, wobei insbesondere die Drehteile (20 ,22 ) jeweils über einen Elektromotor (54 ) und einen Stelltrieb (56 ) in beiden Drehrichtungen verstellbar sind. - Radaufhängung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (
34 ) zwischen dem Aufbau (28 ) und dem Führungsteil (18 ) abgestützt ist. - Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung zumindest eine aufbaufeste, nach unten abragende Säule (
26 ) aufweist, auf der zumindest ein büchsenförmiger Abschnitt (18b ) des Führungsteils (18 ) in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist. - Radaufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der büchsenförmige Abschnitt (
18b ) des Führungsteiles (18 ) in vertikaler Richtung in Umfangsrichtung formschlüssig auf der aufbaufesten Säule (26 ) geführt ist. - Radaufhängung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (
34 ) um die Linearführung beziehungsweise die Säule (26 ) herum angeordnet ist. - Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der etwa horizontal abragende, büchsenförmige Abschnitt (
18b ) des Führungsteiles (18 ) soweit oberhalb eines den einen Stellzylinder (22 ) tragenden, vertikalen Abschnittes (18a ) angeordnet ist, dass unterhalb der Linearführung (26 ) eine das Rad (12 ) der Radaufhängung (10 ) antreibende Gelenkwelle (24 ) durch die Stellzylinder (20 ,22 ) hindurchführbar ist. - Radaufhängung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teleskop-Stoßdämpfer (
36 ) ebenfalls zwischen den Aufbau (28 ) und das Führungsteil (18 ) eingeschaltet ist. - Radaufhängung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer (
36 ) unmittelbar in die Linearführung beziehungsweise in die rohrförmig ausgeführte Säule (26 ) integriert und/oder trieblich mit dem büchsenförmigen Abschnitt (18b ) des Führungsteiles (18 ) gekoppelt ist. - Radaufhängung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (
26 ) der Linearführung an ihrem unteren Ende einen Ringbund (26a ) aufweist, der unter Zwischenschaltung eines gummielastischen Puffers (30 ) als unterer Anschlag für den büchsenförmigen Abschnitt (18b ) des Führungsteiles (18 ) dient.
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